CN0155

AC励起では、ロードセルへの励起電圧の極性は、外部MOSFETを使って、切り替えられます。連続的な値が平均化されるため、DC励起時に発生するオフセットが除去されます。AD7195には、外部MOSFETのスイッチングを制御するロジックが内蔵されています。AD7195からのこのドライバ信号は、正確に調整されてオーバーラップが起こらないようになっていますので、ブリッジのドライブ電圧の極性が切り替わる時に、決して回路の短絡が起こらないようになっています。パワーアップ期間での短絡を防ぐために、プルアップおよびプルダウンの1MΩ抵抗がACX2とACX1に接続されています。

AD7195は、AC励起のロードセルに対して、集積化したソリューションを提供します。AD7195は、反転したリファレンス電圧を受け入れることができますが、これはロードセルへの励起電圧が反転したときに必要な機能です。AD7195は、AC励起と同期してAD変換を行い、平均化を実行します。わずか数個の外部部品を必要とするだけです：MOSFETトランジスタと共に、わずかな外付け部品、アナログ入力上のいくつかのフィルタおよびEMC対策のためのリファレンスピン上のコンデンサ、のみを必要とします。

ロードセルからの低レベル信号は、AD7195内のPGA(プログラム・ゲイン・アンプ)によって増幅されます。このPGAは128倍までのゲインで動作するようにプログラムされます。その後AD7195からの変換が、USBコネクタを介してPCに送り込まれます。ラボビュー（LabView™）ソフトを使って、変換データは重さに変換され、表示されます。

図2に、実際のテスト・セットアップを示します。ここでは、最適なシステム性能が得られるように、6線のロードセルが使われています。6線のロードセルは、2つのセンス・ピン、更に励起、グランドおよび2つの出力接続を備えています。センス・ピンは、ホイートストーン・ブリッジのハイサイドとローサイドに接続されています。したがって、ブリッジの両端に発生する電圧は、線抵抗によって降下する電圧に関わらず、高精度に計測することができます。更に、AD7195は差動のアナログ入力を備えており、差動のリファレンスを受けることができます。ロードセルの差動センスラインはAD7195のリファレンス入力に接続されており、レシオメトリック回路が構成されて、電源電圧と使用の励起電圧での低周波数の変動を除去します。更に、これは、それほど高精度のリファレンスを使う必要性がありません。4線のロードセルでは、センス・ピンがありませんのでADCのリファレンス・ピンを、励起ピン、EXC+とEXC-、に接続します。

この構成の場合、システムは完全なレシオメトリックにはなりません。EXC+/EXC-ピンとSENSE+/SENSE-ピンの間で、線抵抗による、電圧降下が起こるからです。

AD7195は、アナログ電源ピンとデジタル電源ピンを別々に持っています。アナログ部は5V電源電圧を使う必要があります。 デジタル部の電源電圧は、アナログ用の電源から独立しており、2.7V～5.25Vの間のいかなる電圧でも使うことが出来ます。 マイクロコントローラは一般的に3.3V電源を使っています。したがってDVDDも3.3Vから電源供給されます。このことは、一切の外部レベル・シフト回路を必要としないため、ADCとマイクロコントローラ間のインターフェースを簡素化します。

重量計システムの電源にはいくつかの方法があります。それは、メインの電源電圧バスから供給することも可能で、バッテリ電源（図1に示されています）から供給することも可能です。AD7195とロードセルが低ノイズの電源を受けられるように、5Vの低ノイズレギュレータが使われています。5V電源電圧を生成する低ノイズのレギュレータとしてADP3303（5V）が使われています。点線ボックス内に示されているフィルタ・ネットワークは、システムでの低ノイズのAVDDを確かにします。更に、ノイズ低減用コンデンサを、ADP3303（5V）のデータシート上で推奨しているように、レギュレータの出力に配置しています。EMC性能を最適化するために、レギュレータ出力は、AD7195とロードセルに供給する手前で、フィルタリングされています。3.3Vのデジタル電源は、ADP3303（3.3V）レギュレータを使って生成されています。AD7195およびロードセルへの全ての供給電源電圧を生成するには、低ノイズレギュレータを使うことが基本となります。電源電圧上のあるいはグランド・プレーン上のいかなるノイズにしろシステム内にノイズを引き起こし、回路性能を劣化させてしまうからです。

もし、2mV/Vの感度を備えた2kgのロードセルを使って、励起電圧が5Vのとき、ロードセルからのフルスケール信号は10mVとなります。ロードセルはオフセットまたはこれに関連する、TARE（風袋重量）、を持っています。システムのノイズは、ソフトによって計算され10nVrmsと51nVピークtoピークが得られました。.このことは、196,000のノイズ・フリー・カウントまたは17.5ビットのノイズ・フリー・コード分解能に、等しいことになります。（測定されたピークtoピーク・ノイズから計算されます）この風袋重量は、ロードセルのフルスケール出力信号の50%までの、大きさを持つことができます。またロードセルはゲイン誤差も持っており、これはフルスケールの±20%まで可能となっています。場合によっては、DACを使って、この風袋重量をキャンセルしてゼロにします。AD7195が5Vのリファレンスを使う場合、そのアナログ入力範囲は、ゲインを128倍に設定して、バイポーラ動作に構成した時には、±40mVに等しくなります。ロードセルのオフセットやゲイン誤差がADCのフロントエンドでのオーバーロードにならないため、ロードセルのフルスケール信号（10mV）に対して、このAD7195の広いアナログ入力範囲は有益です。

AD7195は、ファースト･フィルタ･ノッチを4.7Hzにプログラムしたとき、6nVのrmsノイズと40nVのピークtoピーク・ノイズを持ちます。これは、AC励起が使われた時（sinc4フィルタを使った場。